JP4360246B2 - 吸気音低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジン吸気系に接続された吸気ダクトの吸気口から外部に放出される吸気音を低減する吸気音低減構造に関する。

車両のエンジン吸気系には吸気ダクトが接続されており、当該吸気ダクトの一端の吸気口から取り入れられた吸気（外気）がエアークリーナを介してエンジンの燃焼室に供給される。この際、吸気ダクトの吸気口はエアークリーナに連結されている他端部に比べて小さな断面積であることから、吸気時に発生した吸気音が騒音として吸気口から吸気ダクト外部に漏れてしまうことが問題となる。

一般に、吸気音は１ｋＨｚ以上の比較的高い周波数帯域を有していることが知られており、この吸気音を抑制するために従来から様々な方法が用いられている。例えば、吸気音の上記周波数帯域中には特に騒音性の高い複数の空洞共鳴周波数が存在することから、それらの共鳴ピークを小さくするためにレゾネータを設置し、当該レゾネータを用いて特定の周波数帯域の吸気音を低減させることが一般的に行われている。また、吸気ダクト内面に汎用のフェルトやウレタン等の吸音材を貼り付けて吸気音を低減することも一般的である。

さらに、吸気ダクトの一部を通気性のある材料や構造で形成することにより、全く通気性のない材料で吸気ダクトを形成した場合に比べて吸気音を低減する方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。

さらにまた、ピーク騒音の周波数と形状固定可能な吸音材の吸音率が最大となる周波数が等しくなるように調整した吸音材（多孔質構造の吸音プラスチック）を吸気ダクト内面に貼り付けて吸気音を低減する方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−２８２９８５号公報 特開平６−１６７９８２号公報

しかしながら、吸気口から外部に漏れる吸気音には、様々な周波数帯域の騒音が含まれており、特定の周波数帯域の吸気音に合わせたレゾネータや、特定の周波数帯域の吸気音を減少するための構造を有する吸音ダクトでは、対象としていない周波数帯域の吸気音を十分に低減することができない。また、吸気口からは吸気音の他にエンジンから伝わるメカニカル音等のエンジンノイズを含む５００Ｈｚ以下の低周波帯域のノイズも含まれる。このような低周波帯域のノイズに対しては、上述したフェルトやウレタン等の汎用の吸音材を用いても十分な吸音効果が得られないことは周知である。

しかし、一般的な吸音材であっても、空気の粒子速度が高速な状態で５００Ｈｚ以下の低周波帯域のノイズを吸音する場合には、一定の吸音効果を期待することができる。また、１ｋＨｚ以上の高周波帯域のノイズに対しては、空気の粒子速度が高速な状態で吸音させた場合、そうでない場合と比較して、より吸音効果を高くすることができる。従って、吸気ダクトに空気の粒子速度を高めるような構造を与え、粒子速度が高い状態で汎用の吸音材を用いて吸音させることによって、より吸音効果を高くすることができると考えられる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、吸気口から放出される吸気音に関する空気の粒子速度を高くして、吸気口部分に設けられた汎用の吸音材を用いてより効果的に吸気音を低減することができる吸気音低減構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両のエンジン吸気系に対して、外気を供給するための吸気ダクトの吸気音低減構造であって、
前記吸気ダクトをより細い２本の吸気ダクトに分岐し、それぞれの吸気ダクトを角度を持たせて連結施工するとともに、該２本の吸気ダクトの連結部分に吸気口を設けて、該吸気口に吸音材を施工したことを特徴とする。

また、本発明に係る上記吸気音低減構造は、前記２本の吸気ダクトを異なる長さで形成したことを特徴とする。

さらに、本発明に係る上記吸気音低減構造は、前記２本の吸気ダクトの長さの差を対象とする吸気音の波長の１／２に設定したことを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る上記吸気音低減構造は、前記２本の吸気ダクトのそれぞれの吸気口を角度を持たせた状態で対向させ、それぞれの吸気ダクトの吸気口を含む２つの吸気口間の空間が閉空間となるように吸音材を用いて連結施工したことを特徴とする。

本発明によれば、吸気口から放出される吸気音に関する空気の粒子速度を高くして、吸気口部分に施工された汎用の吸音材を用いてより効果的に吸気音を低減することができる。すなわち、エンジン吸気系から伝達してきた吸気音は、より細い２本の吸気ダクトに分岐することで粒子速度がより速くなる。従って、吸気口部分に施工された（汎用の）吸音材を用いて、吸気口から放出される吸気音をより効果的に吸音することが可能となる。また、２本に分岐した吸気ダクトを角度を持たせて連結することによって、連結部分に設けられた吸気口からダイレクトに放出される吸気音だけでなく、連結部分で衝突してランダムに反射した吸気音についての空気粒子が当該部分に施工された吸音材を通過する確率も高くなるので、ダイレクトに放出させるだけの場合よりも多くの空気粒子について吸音材内を通過させることができ、より高い吸音効果を得ることが可能である。

また、本発明によれば、長さが異なる２本の吸気ダクト内を伝達してきた吸気音についての周波数は、そのピークが重なることを避けることができるので、共鳴することがない。また、２本の吸気ダクトの長さを対象とする吸気音の波長の１／２（半波長）だけ異ならせるように形成することによって周波数のピークをずらすだけでなく互いに相殺することができるので、特定の周波数の吸気音に係る空気の粒子速度をダイナミックに減衰させることができ、より効果的なノイズ低減が可能となる。

さらに、本発明によれば、２本の吸気ダクトの吸気口部分の空間が閉空間となるようにその連結部分をより広面積の吸音材を用いて施工しているので、それぞれの吸気ダクトからダイレクトに放出される吸気音についての空気粒子や、連結部分で衝突してランダムに反射した吸気音についての空気粒子が吸音材を通過する確率が非常に高くなるので、吸音効果をより高めることが可能である。

以下、図面を参照して、本発明に係る自動車の吸気音低減構造の一実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車のエンジン吸気系に接続された吸気ダクトとその吸気音低減構造の一例を示す図である。図１において、１１はエアークリーナであり、１２は車両のエンジン吸気系に対して吸気された外気を供給するための吸気ダクトであり、エアークリーナ１１に接続されている。また、１３は吸気ダクトの吸気口であり、吸気口１３から外気が取り入れられ吸気ダクト１２及びエアークリーナ１１を介してエンジンの燃焼室に供給される。尚、本実施形態に係る吸気ダクト１２は、吸気口１３側でより細い２本の吸気ダクトに分岐させて形成されている。

さらに、１４は、吸気ダクト１２に取り付けられたレゾネータ部であり、各種周波数成分の吸気音のうち、特定の周波数帯域の共鳴ノイズを低減することが可能である。尚、図１には示されていないが、吸気ダクト１２の一部を通気性のある材料や構造で形成することにより、全く通気性のない材料で吸気ダクトを形成した場合に比べて吸気音を低減するようにした構造を本発明に係る吸気音低減構造と共に実現するようにしてもよい。

さらにまた、１５は吸気口１３から排出される吸気音を低減するための吸音材である。本実施形態では、吸音材として、汎用のフェルトやウレタン等を使用するが、通気性を有するものであればその材質については特に制限はない。尚、本発明に係る吸気音低減構造は、上記吸気口１３付近の２本以上のより細い吸気ダクトに分岐した吸気ダクト１２と上記吸音材１５とを用いて、すなわち図１の破線１６で囲まれる部分の吸気ダクトの構造を特殊な構造とすることにより実現されるものである。

＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係る吸気音低減構造を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る吸気ダクト１２は、より細い２本の吸気ダクト１２１、１２２に分岐しており、吸気口１３の部分でそれぞれの吸気ダクトを角度を持たせて連結施工している。図２では、吸気ダクト１２１及び吸気ダクト１２２はそれぞれ別々の吸気口を備えており、当該２本の吸気ダクトの連結部分（すなわち、吸気口の部分）に吸音材１５を施工している。尚、吸気ダクト１２１及び吸気ダクト１２２とが吸気口の部分で完全に分離しておらず、同一の吸気口１３を備えているような構造であってもよい。

図２に示すような構成を有する吸気ダクト１２では、外気が吸音材１５を介して吸音ダクト１２１、１２２に吸気され、吸気された外気はやがて一つに束ねられてエンジン吸気系に供給される。

このような構成を有することにより、エンジン吸気系から伝達してきた吸気音に関する空気の粒子速度は、吸気ダクト１２からより断面積の小さい（細い）吸気ダクト１２１、１２２に分岐している吸気ダクト内を通過することによってその速度を増すので、吸気口１３部分に設けられた汎用の吸音材１５を用いてより効果的に吸気音を低減することができる。

また、吸気音が放出される吸気口１３の部分は、２本に分岐した吸気ダクトを角度を持たせて連結されているので、当該部分に施工された吸音材１５は、それぞれの吸気口１３からダイレクトに放出された吸気音だけでなく、連結部分の空間内で衝突してランダムに反射した吸気音についての空気粒子もより高い確率で通過すると考えられる。従って、吸気音をダイレクトに放出させるだけの場合よりも多くの吸気音に関する空気粒子について吸音材１５内を通過させることができ、より高い吸音効果を得ることが可能である。

特に、吸気ダクト１２１及び吸気ダクト１２２とが吸気口の部分で完全に分離した構造であって、２本の吸気ダクトのそれぞれの吸気口１３を角度を持たせた状態で対向させ、それぞれの吸気ダクトの吸気口を含む２つの吸気口間の空間が閉空間となるように吸音材を用いて連結施工することによって、当該吸気ダクトの連結部分をより広面積の吸音材１５を用いて施工する構造となる。そのため、吸気音に関する空気粒子が当該吸音材１５を高速で通過する確率が非常に高くなるので、より吸音効果を高めることが可能である。

＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態に係る吸気音低減構造を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る吸気ダクト１２は、第１の実施形態と同様に吸気ダクト１２をより細い２本の吸気ダクト１２３、１２４に分岐しており、吸気口１３の部分でそれぞれの吸気ダクトを角度を持たせて連結施工している。そして、さらに本実施形態では、吸気ダクト１２３、１２４の長さの差を、対象とする吸気音の波長λの１／２に設定したことを特徴とする。

このような構造を備えることによって、長さの異なる２本の吸気ダクト内を伝達してきた吸気音についての周波数について、そのピークが重なることを避けることができるので、共鳴することがない。さらに、その２本の吸気ダクトの長さを対象とする吸気音の波長λの１／２（半波長）だけ異ならせるように形成することによって、周波数のピークを単にずらすだけでなく互いに相殺することができる。これにより、特定の周波数の吸気音に係る空気の粒子速度をダイナミックに減衰させることができ、より効果的なノイズ低減が可能となる。

＜その他の実施形態＞
尚、上記レゾネータ１４や、吸気ダクト１２の内壁に吸音材を施工して、吸気口１３から排出される前に吸気ダクト１２内部で予め吸気音を低減しておくことによって、上記構造と併せてより適切に吸気音を低減させることが可能となる。。

また、上述した実施形態では、吸気ダクト１２を細い２本の吸気ダクトに分岐する例を挙げて説明したが、分岐する吸気ダクトの数は２本だけに限られることはなく、３本以上であってもよい。

本発明の一実施形態に係る自動車のエンジン吸気系に接続された吸気ダクトとその吸気音低減構造の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る吸気音低減構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る吸気音低減構造を示す断面図である。

符号の説明

１１ エアークリーナ
１２、１２１、１２２、１２３、１２４ 吸気ダクト
１３ 吸気口 １４ レゾネータ
１５ 吸音材 １６ 吸気音低減構造

Claims (4)

1. 車両のエンジン吸気系に対して、外気を供給するための吸気ダクトの吸気音低減構造であって、
   前記吸気ダクトをより細い２本の吸気ダクトに分岐し、それぞれの吸気ダクトを角度を持たせて連結施工するとともに、該２本の吸気ダクトの連結部分に吸気口を設けて、該吸気口に吸音材を施工したことを特徴とする吸気音低減構造。
2. 前記２本の吸気ダクトを異なる長さで形成したことを特徴とする請求項１に記載の吸気音低減構造。
3. 前記２本の吸気ダクトの長さの差を対象とする吸気音の波長の１／２に設定したことを特徴とする請求項２に記載の吸気音低減構造。
4. 前記２本の吸気ダクトのそれぞれの吸気口を角度を持たせた状態で対向させ、それぞれの吸気ダクトの吸気口を含む２つの吸気口間の空間が閉空間となるように吸音材を用いて連結施工したことを特徴とする請求項１に記載の吸気音低減構造。

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